电磁兼容培训(屏蔽).pptx
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第三章 电磁屏蔽技术
• 屏蔽材料的选择 • 实际屏蔽体的设计
杨继深 2002年4月
电磁屏蔽
屏蔽前的场强E1
屏蔽后的场强E2
对电磁波产生衰减的作用就是电磁屏蔽, 电磁屏蔽作用的大小用屏蔽效能度量:
SE = 20 lg ( E1/ E2 )
dB
杨继深 2002年4月
实心材料屏蔽效能的计算
入射波
场强
R1
通风口
键盘 指示灯
远场区孔洞的屏蔽效能
H
L
L
SE = 100 – 20lgL – 20lg f + 20lg（1 + 2.3lg(L/H)) = 0 dB 若 L / 2
杨继深 2002年4月
孔洞在近场区的屏蔽效能
若ZC （7.9/Df）：（说明是电场源） SE = 48 + 20lg ZC – 20lg L f
杨继深 2002年4月
SE ＝ R1 ＋ R2 ＋ A＋B ＝ R＋ A＋B
B
吸收损耗A R2
距离
波阻抗的概念
波 阻 抗
E/H
电场为主 E 1/ r3 H 1 / r2 平面波 E 1/ r H 1/ r
377
磁场为主 H 1/ r3 E 1/ r2
杨继深 2002年4月
/ 2
到观测点距离 r
+ 20lg ( 1 + 2.3lg (L/H) ) 若ZC （7.9/Df）：（说明是磁场源） SE = 20lg ( D/L) + 20lg (1 + 2.3lg (L/H) )
（注意：对于磁场源，屏效与频率无关！）
杨继深 2002年4月
缝隙的泄漏
杨继深 2002年4月
低频起主要作用
高频起主要作用
f
杨继深 2002年4月
3 108 / 2r
综合屏蔽效能 (0.5mm铝板)
屏蔽效能 （dB）
250
150 平面波
高频时 电磁波种类 的影响很小
0
0.1k 1k
杨继深 2002年4月
10k 100k 1M 10M 频率
多次反射修正因子的计算
电磁波在屏蔽体内多次反射，会引起附加的电 磁泄漏，因此要对前面的计算进行修正。
显示窗/器件的处理
屏蔽窗
滤波器
杨继深 2002年4月
电磁密封衬垫的主要参数
➢ 屏蔽效能 (关系到总体屏蔽效能) ➢ 回弹力（关系到盖板的刚度和螺钉间距） ➢ 最小密封压力（关系到最小压缩量） ➢最大形变量（关系到最大压缩量） ➢ 压缩永久形变（关系到允许盖板开关次数） ➢ 电化学相容性（关系到屏蔽效能的稳定性）
杨继深 2002年4月
电磁密封衬垫的安装方法
反射损耗
R ＝ 20 lg ZW 4 Zs
远场：377 近场：取决于源的阻抗
ZS = 3.68 10-7 f r/r
同一种材料的阻 抗随频率变
反射损耗与波阻抗有关，波阻抗越高，则反射损耗 越大。
杨继深 2002年4月
不同电磁波的反射损耗
远场:
R ＝ 20 lg
377 4 Zs
电场:
R ＝ 20 lg
4500 D f Zs
dB
磁场:
R ＝ 20 lg
2Df Zs
Zs = 屏蔽体阻抗， D = 屏蔽体到源的距离（m）
f = 电磁波的频率（MHz）
杨继深 2002年4月
影响反射损耗的因素
R(dB)
靠近辐射源
150
平面波
r = 30 m
靠近辐射源
0.1k 1k 10k 100k 1M 10M 100M
高导磁率材料的磁旁路效果
H0
R0 Rs
H1
H0
杨继深 2002年4月
Rs
R0
H1
SE = 1 + R0/RS
低频磁场屏蔽产品
杨继深 2002年4月
磁屏蔽材料的频率特性
r 103
15
坡莫合金
10
5 1
0.01
镍钢 冷轧钢
0.1
金属
1.0
10
100 kHz
杨继深 2002年4月
磁导率随场强的变化
屏蔽体 导电连续
没有穿过屏 蔽体的导体
不要忘记： 选择适当的屏蔽材料
你知道吗： 与屏蔽体接地与否无关
屏蔽效能高的屏蔽体
杨继深 2002年4月
实际屏蔽体的问题
实际机箱上有许多泄漏源：不同部分结合处的缝隙通风 口、显示窗、按键、指示灯、电缆线、电源线等
缝隙
电源线
显示窗
调节旋钮
杨继深 2002年4月
电缆插座
缝隙的处理
缝隙
杨继深 2002年4月
电磁密封衬垫
电磁密封衬垫的种类
• 金属丝网衬垫(带橡胶芯的和空心的) •导电橡胶(不同导电填充物的) •指形簧片(不同表面涂覆层的) •螺旋管衬垫(不锈钢的和镀锡铍铜的) •导电布
杨继深 2002年4月
指形簧片
杨继深 2002年4月
螺旋管电磁密封衬垫
杨继深 2002年4月
绝缘漆
环境密封
杨继深 2002年4月
截止波导管
损 耗
截止区
截止频率
fc 频率 频率高的电磁波能通过波导管，频率低的电磁波损耗 很大！工作在截止区的波导管叫截止波导。
杨继深 2002年4月
截止波导管的屏效
截止波导管 屏蔽效能
反射损耗：
= + 远场区计算公式 近场区计算公式
吸收损耗 圆形截止波导：
32 t / d
B = 20 lg ( 1 - e -2 t / )
说明： • B为负值，其作用是减小屏蔽效能 • 当趋肤深度与屏蔽体的厚度相当时，可以忽略 • 对于电场波，可以忽略
杨继深 2002年4月
怎样屏蔽低频磁场？
低频磁场
低频 磁场
吸收损耗小 反射损耗小
高导电材料
高导电材料
高导磁材料
杨继深 2002年4月
吸收损耗的计算
入射电磁波E0
t
0.37E0
剩余电磁波E1 E1 = E0e-t/
A ＝ 20 lg ( E0 / E1 ) = 20 lg ( e t / ) dB
A ＝ 8.69 ( t / )
dB
A = 3.34 t f rr
dB
杨继深 2002年4月
趋肤深度举例
杨继深 2002年4月
磁通密度 B
= B / H
饱和 最大磁导率
起始磁导率
杨继深 2002年4月
磁场强度 H
强磁场的屏蔽
高导磁率材料：饱和
低导磁率材料：屏效不够
低导磁率材料
杨继深 2002年4月
高导磁率材料
加工的影响
100 80 60
40
20 10
跌落前 跌落后
100Βιβλιοθήκη 1k10k杨继深 2002年4月
良好电磁屏蔽的关键因素
矩形截止波导：
27.2 t / l
孔洞计算屏蔽效能公式
杨继深 2002年4月
截止波导管的损耗
杨继深 2002年4月
截止波导管的设计步骤 5f
杨继深 2002年4月
由SE 确定截止波导管的长度 计算截止波导管的截面尺寸 确定波导管的截止频率 fc 确定要屏蔽的最高的频率 f 确定截止波导管的截面形状 孔洞的泄漏不能满足屏蔽要求SE
• 屏蔽材料的选择 • 实际屏蔽体的设计
杨继深 2002年4月
电磁屏蔽
屏蔽前的场强E1
屏蔽后的场强E2
对电磁波产生衰减的作用就是电磁屏蔽, 电磁屏蔽作用的大小用屏蔽效能度量:
SE = 20 lg ( E1/ E2 )
dB
杨继深 2002年4月
实心材料屏蔽效能的计算
入射波
场强
R1
通风口
键盘 指示灯
远场区孔洞的屏蔽效能
H
L
L
SE = 100 – 20lgL – 20lg f + 20lg（1 + 2.3lg(L/H)) = 0 dB 若 L / 2
杨继深 2002年4月
孔洞在近场区的屏蔽效能
若ZC （7.9/Df）：（说明是电场源） SE = 48 + 20lg ZC – 20lg L f
杨继深 2002年4月
SE ＝ R1 ＋ R2 ＋ A＋B ＝ R＋ A＋B
B
吸收损耗A R2
距离
波阻抗的概念
波 阻 抗
E/H
电场为主 E 1/ r3 H 1 / r2 平面波 E 1/ r H 1/ r
377
磁场为主 H 1/ r3 E 1/ r2
杨继深 2002年4月
/ 2
到观测点距离 r
+ 20lg ( 1 + 2.3lg (L/H) ) 若ZC （7.9/Df）：（说明是磁场源） SE = 20lg ( D/L) + 20lg (1 + 2.3lg (L/H) )
（注意：对于磁场源，屏效与频率无关！）
杨继深 2002年4月
缝隙的泄漏
杨继深 2002年4月
低频起主要作用
高频起主要作用
f
杨继深 2002年4月
3 108 / 2r
综合屏蔽效能 (0.5mm铝板)
屏蔽效能 （dB）
250
150 平面波
高频时 电磁波种类 的影响很小
0
0.1k 1k
杨继深 2002年4月
10k 100k 1M 10M 频率
多次反射修正因子的计算
电磁波在屏蔽体内多次反射，会引起附加的电 磁泄漏，因此要对前面的计算进行修正。
显示窗/器件的处理
屏蔽窗
滤波器
杨继深 2002年4月
电磁密封衬垫的主要参数
➢ 屏蔽效能 (关系到总体屏蔽效能) ➢ 回弹力（关系到盖板的刚度和螺钉间距） ➢ 最小密封压力（关系到最小压缩量） ➢最大形变量（关系到最大压缩量） ➢ 压缩永久形变（关系到允许盖板开关次数） ➢ 电化学相容性（关系到屏蔽效能的稳定性）
杨继深 2002年4月
电磁密封衬垫的安装方法
反射损耗
R ＝ 20 lg ZW 4 Zs
远场：377 近场：取决于源的阻抗
ZS = 3.68 10-7 f r/r
同一种材料的阻 抗随频率变
反射损耗与波阻抗有关，波阻抗越高，则反射损耗 越大。
杨继深 2002年4月
不同电磁波的反射损耗
远场:
R ＝ 20 lg
377 4 Zs
电场:
R ＝ 20 lg
4500 D f Zs
dB
磁场:
R ＝ 20 lg
2Df Zs
Zs = 屏蔽体阻抗， D = 屏蔽体到源的距离（m）
f = 电磁波的频率（MHz）
杨继深 2002年4月
影响反射损耗的因素
R(dB)
靠近辐射源
150
平面波
r = 30 m
靠近辐射源
0.1k 1k 10k 100k 1M 10M 100M
高导磁率材料的磁旁路效果
H0
R0 Rs
H1
H0
杨继深 2002年4月
Rs
R0
H1
SE = 1 + R0/RS
低频磁场屏蔽产品
杨继深 2002年4月
磁屏蔽材料的频率特性
r 103
15
坡莫合金
10
5 1
0.01
镍钢 冷轧钢
0.1
金属
1.0
10
100 kHz
杨继深 2002年4月
磁导率随场强的变化
屏蔽体 导电连续
没有穿过屏 蔽体的导体
不要忘记： 选择适当的屏蔽材料
你知道吗： 与屏蔽体接地与否无关
屏蔽效能高的屏蔽体
杨继深 2002年4月
实际屏蔽体的问题
实际机箱上有许多泄漏源：不同部分结合处的缝隙通风 口、显示窗、按键、指示灯、电缆线、电源线等
缝隙
电源线
显示窗
调节旋钮
杨继深 2002年4月
电缆插座
缝隙的处理
缝隙
杨继深 2002年4月
电磁密封衬垫
电磁密封衬垫的种类
• 金属丝网衬垫(带橡胶芯的和空心的) •导电橡胶(不同导电填充物的) •指形簧片(不同表面涂覆层的) •螺旋管衬垫(不锈钢的和镀锡铍铜的) •导电布
杨继深 2002年4月
指形簧片
杨继深 2002年4月
螺旋管电磁密封衬垫
杨继深 2002年4月
绝缘漆
环境密封
杨继深 2002年4月
截止波导管
损 耗
截止区
截止频率
fc 频率 频率高的电磁波能通过波导管，频率低的电磁波损耗 很大！工作在截止区的波导管叫截止波导。
杨继深 2002年4月
截止波导管的屏效
截止波导管 屏蔽效能
反射损耗：
= + 远场区计算公式 近场区计算公式
吸收损耗 圆形截止波导：
32 t / d
B = 20 lg ( 1 - e -2 t / )
说明： • B为负值，其作用是减小屏蔽效能 • 当趋肤深度与屏蔽体的厚度相当时，可以忽略 • 对于电场波，可以忽略
杨继深 2002年4月
怎样屏蔽低频磁场？
低频磁场
低频 磁场
吸收损耗小 反射损耗小
高导电材料
高导电材料
高导磁材料
杨继深 2002年4月
吸收损耗的计算
入射电磁波E0
t
0.37E0
剩余电磁波E1 E1 = E0e-t/
A ＝ 20 lg ( E0 / E1 ) = 20 lg ( e t / ) dB
A ＝ 8.69 ( t / )
dB
A = 3.34 t f rr
dB
杨继深 2002年4月
趋肤深度举例
杨继深 2002年4月
磁通密度 B
= B / H
饱和 最大磁导率
起始磁导率
杨继深 2002年4月
磁场强度 H
强磁场的屏蔽
高导磁率材料：饱和
低导磁率材料：屏效不够
低导磁率材料
杨继深 2002年4月
高导磁率材料
加工的影响
100 80 60
40
20 10
跌落前 跌落后
100Βιβλιοθήκη 1k10k杨继深 2002年4月
良好电磁屏蔽的关键因素
矩形截止波导：
27.2 t / l
孔洞计算屏蔽效能公式
杨继深 2002年4月
截止波导管的损耗
杨继深 2002年4月
截止波导管的设计步骤 5f
杨继深 2002年4月
由SE 确定截止波导管的长度 计算截止波导管的截面尺寸 确定波导管的截止频率 fc 确定要屏蔽的最高的频率 f 确定截止波导管的截面形状 孔洞的泄漏不能满足屏蔽要求SE